1、PECIAL ECONOMIC ANIMALS AND PLANTS特种经济动植物S962023 年/第 10 期基金项目：国家自然科学基金（31970367）。作者简介：宋汶轩（2001.5-），女，本科在读，研究方向：生命科学专业。通讯作者：陈卓（1981.6-），男，讲师，研究方向：微藻遗传学。硅藻基因组学研究进展宋汶轩王振东李亚堃罗智慧蔡春雨陈 卓（山东师范大学生命科学学院山东济南250358）摘要：近年来，DNA 测序技术的发展为硅藻生物学的研究提供了有力的技术支持。针对已经完成全基因组测序的硅藻包括结构基因组及功能基因组及其相关研究进展进行总结概述。对硅藻基因组信息的挖掘及深入解析
2、为揭示碳氮硅等物质循环规律等提供数据支持，具有重要的生态学意义，还可为解析其分子遗传学机制及其在生物能源、生物医药等领域的应用提供参考。关键词：硅藻；基因组；结构基因组学；功能基因组学硅藻是一类单细胞光合自养的真核生物，起源于次级内共生过程，属于 Stramenopile 谱系，绝大多数硅藻可以进行光合放氧作用1-3。硅藻的显著特征之一是具有硅质化的细胞壁，其主要成分由不定形二氧化硅组成。不同硅藻硅质化细胞壁纹理和形态各不相同，早期用于硅藻的分类研究4。硅藻种类繁多，几乎在所有水生栖息地包括淡水、海水及潮湿的土壤中均有发现。据估计，硅藻贡献了大约 50%的海洋初级生产力和25%的全球初级生产力
3、，并参与全球生物地球化学循环5-6。硅藻在实际生产中也具有广泛的应用价值，包括生物医药和生物能源等方面7。其中，生物医药方面，硅藻富含多不饱和脂肪酸、类胡萝卜素、多糖、维生素和甾醇等活性物质8，目前已经被用于疫苗及其佐剂和抗体合成等医药分子的开发9。生物能源方面，硅藻细胞积累的中性脂可以提取后转化为生物柴油等10。迄今为止，硅藻已有多个物种完成了基因组测序。早在 2004 年和 2008 年，即应用第一代测序技术，分别完成了中心纲伪矮海链藻（Thalassiosira pseudonana）1和羽纹纲三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）2的 基 因 组 测序。目前，
4、硅藻基因组测序主要借助第二代测序技术，完成了具有异源二倍体基因组结构的Fistulifera solaris11、具有高度杂合基因组的冷适应圆柱拟脆杆藻（Fragilariopsis cylindrus）12、具有较大基因组的硅藻 Thalassiosira oceanica13和Fragilaria radians14等的基因组测序。研究发现硅藻具有“嵌合式基因组”的特点，显示它们经历了复杂的进化历程1-2。硅藻基因组学的研究推动了其在生态、进化、环境适应及生产应用等方面的科研成果。本文主要概述硅藻结构基因组学及功能基因组学等相关研究进展。1硅藻结构基因组学研究硅藻基因组的全面分析揭示了其来
5、自藻类和异养祖先的内共生起源，以及来自细菌等其他物种的水平基因转移等重要的生物学过程。此外，硅藻的嵌合式基因组还受到表观遗传等过程的影响4。硅藻结构基因组主要包括染色体基因组、质体基因组及线粒体基因组。1.1染色体基因组研究伪矮海链藻和三角褐指藻是第一批被测序的硅藻基因组，分别代表中心纲硅藻和羽纹纲硅藻1-2。这两个模式硅藻的基因组都较小，包含大约 12000 个编码基因，其中，部分基因通过共生以及水平基因转移等方式获得。然而，三角褐指藻基因组序列与伪矮海链藻基因组序列存在较大差异（约占 40%）。比如二者使用密码子的偏好性不同。除此之外，基因组分析显示硅藻基因972023 年/第 10 期特
6、种经济植物来源比较广，其多样的基因来源可能是它们能够在当代海洋中获得生态成功的原因之一，如硅藻基因组具有编码动物尿素循环通路相关、硅藻特异性的细胞周期蛋白、热休克转录因子和与光敏色素有关的远红光传感器等基因。此外，硅藻基因组包含显著比例的转座子，尤其是逆转录转座子超家族，其中，硅藻中存在 7 组特异性 copia类型的逆转录转座子。尽管功能未知，但是一些逆转录转座子在特定条件下表达，表明它们可能在硅藻进化、物种形成及其适应多样生境中发挥重要作用。目前，伪矮海链藻和三角褐指藻两个基因组测序结果仍然包含许多未解析的区域和无序的染色体支架。针对这两个模式硅藻的基因组注释已经多次修正，如 Ensemb
7、l 网站数据库提供的三角褐指藻注释 3（Phatr3）揭示了很多新基因和转座子15。最近，Filloramo 等16利用 OxfordNanoporeTechnologies 长读长测序技术来更新和验证伪矮海链藻和三角褐指藻基因组的质量和连续性。该研究解析了之前不确定的基因组区域，进一步表征了复杂的结构变异，并重新评估两个基因组的重复 DNA 含量。该研究还在伪矮海链藻中鉴定了 1862 个之前未描述的基因，而在三角褐指藻中，借助转座子检测软件识别了 33 个新的 copia 型反转座子的插入，表明硅藻在继代培养中，反转座子维持其连续活动和快速扩张过程。最后，研究人员还将三角褐指藻染色体的Bi
8、onano 光学作图与长读长序列数据相结合，探索了长读长测序和光学作图在解析单倍型方面的潜力。以上研究修订了伪矮海链藻和三角褐指藻参考基因组，并为这两个基因组的结构和进化提供了更多见解，从而为将来的硅藻生物学研究提供了更坚实的基础。伪矮海链藻是第一个完成基因组测序的硅藻。Armbrust 等1报告了该藻株 34Mb 碱基对的核基因组草图，及其 129kb碱基对质体基因组和44kb碱基对线粒体基因组。伪矮海链藻核基因组包含 24 个二倍体核染色体。测序结果鉴定了一系列基因，包括硅酸转运和硅质化细胞壁的形成基因、高亲和力铁吸收基因和一些多不饱和脂肪酸的生物合成酶基因，以及完整的尿素循环基因等。三角
9、褐指藻基因组测序分析揭示了硅藻中基因的多样化来源。该模式硅藻中包含数百个来自细菌的基因，它们可能借助基因水平转移获得，并在硅藻感知环境信号方面发挥作用。此外，该研究重点探讨了三角褐指藻营养代谢机制，尤其是细胞中的尿素循环。研究人员利用 RNA 干扰沉默了细胞中尿素循环的关键酶，发现尿素循环是维持硅藻碳氮平衡的重要原因2。Rastogi 等15在不同空间和时间尺度上进行三角褐指藻采样，然后借助全基因组重测序绘制了该模式藻种内基因组多样性的图谱。该藻株至少存在 10 个不同的生态型藻株，它们分为四个遗传进化分枝，并在形态比例、油脂含量及环境适应性等方面存在差异。同时，无性繁殖在所有三角褐指藻种群中
10、占主导地位。此外，这些生态型藻株展现了遗传和功能的趋同特征，导致很多基因和代谢途径的选择压力发生变化。该发现对理解自然界中硅藻种群的遗传结构具有重要意义，并为后续开发此藻株功能基因组学研究以及生物技术的应用等提供了宝贵的资源。海洋硅藻 T.oceanica 显示出对低铁条件的显著耐受性。借助基因组、转录组及蛋白组等组学的联合分析，揭示了 T.oceanica 进化出多种复杂的策略来吸收利用铁。比如，细胞通过降低铁的需求、提高铁的吸收及重塑生物能量的通路等适应低铁环境。该藻株还可以借助光能利用的重塑和整体光合电子转移复合体的减少应对铁缺乏。此外，铁调节三种含金属的二磷酸果糖醛缩酶取代不含金属的酶
11、系参与碳水化合物代谢转化。该研究鉴定了高亲和力的铁吸收系统，推测该系统中一些基因是由于复制事件产生。此外，T.oceanica 基因组高度可塑性还反应在存在很多基因水平转移事件上。以上策略为硅藻T.oceanica 适应低铁环境提供了前提13。产油硅藻F.solarisJPCCDA0580 基因组分析数据提供了异源二倍体基因组结构的证据，显示出该藻株特殊的分子进化过程和遗传调控系统。F.solaris 主要代谢途径与非产油硅藻相同，但转录组分析揭示了油脂合成中一些基因独特的表达模式变化，如伴随 ATP 的产生，细胞会同步上调脂肪酸/三酰基甘油生物的合成和脂肪酸的-PECIAL ECONOMIC
12、 ANIMALS AND PLANTS特种经济动植物S982023 年/第 10 期氧化降解。这种特殊的基因表达模式可能同时刺激了细胞的生长和油脂的积累，因此，这种新型的产油微藻将来有望应用于生产生物能源11。Galachyants 等14应用高通量测序方法确定了从贝加尔湖中分离出的 F.radians（早先命名为 Synedra acussubsp）的完整基因组序列，组装后的基因组总长度为 98Mb，平均覆盖率为 33x。随后，转录组数据包含 27446 个转录本，可能编码 21996 个预测蛋白质。借助测序组装和注释与定量实验相结合的方法，鉴定到指数生长期和暗适应细胞培养物之间的差异表达转
13、录物，以及在暗适应下细胞对光处理的早期响应时基因的表达水平变化。F.radians 基因组和转录组测序结果为解析该物种适应环境的分子调控网络提供了研究基础17。海洋硅藻 Cyclotella cryptica 是一种可用于大规模生产生物燃料和生物产品的微藻。对此种硅藻核基因组和甲基化组进行测序，发现基因组由高度甲基化的重复序列组成。在硅饥饿条件下甲基化水平不会发生显著变化，进一步分析表明DNA 甲基化的主要作用是抑制 DNA 转座。糖酵解、脂质代谢和碳水化合物降解等过程有助于促使 C.cryptica 积累三酰基甘油。该研究还鉴定了参与碳转运和几丁质代谢等基因，同时还开发了新的遗传操作工具，为
14、遗传改造该物种并应用于大规模的生产生物燃料等提供便利18。寒冷适应型硅藻（F.cylindrus）基因组测序显示其总基因组大小为611Mb。作为二倍体生物，研究人员发现 F.cylindrus 基因组中大约 247%的基因组由具有高度不同的等位基因位点组成。细胞中很多此类等位基因在不同环境条件下，包括黑暗、低铁、冷冻、高温和二氧化碳增加，存在差异表达。该项研究为开展硅藻响应及适应逆境（尤其是低温环境）的分子机制提供了借鉴12。Basu 等19研 究 了 海 洋 浮 游 硅 藻 Pseudo-nitzschia multistriata 细胞有性生殖过程，该过程对种群会产生动态的影响并且需要精确
15、的调控。对 P.multistriata 基因组测序，系统基因组学及转录组学的分析，研究了基因获得及丢失、水平基因转移、性相关基因的保存及其进化速率。研究发现 G 蛋白偶联受体和环磷酸鸟苷与对有性生殖过程相关，它们可调节细胞周期、减数分裂相关和营养转运等基因。P.multistriata 细胞周期和基因组研究可以重建硅藻在其生命周期关键阶段发生的变化，为探究基因的进化和其功能的鉴定提供线索，并为有性生殖的研究提供支持。Ogura 等20对 日 本 海 域 主 要 的 赤 潮 藻Skeletonema costatum 进行了基因组及 RNA 测序的分析。进化基因组学和比较转录组学研究结果揭示了
16、氧化胁迫及细胞分裂素应激响应的基因是该硅藻增殖的关键。研究结果同时表明 S.costatum 参与氧化应激和细胞分裂素反应相关的基因为多拷贝，爆发赤潮时此类基因的表达增强。Sato 等21借助超微结构和分子信息来重新分类硅藻 PlagiostriataspCCMP470（之前被注释为 Leptocylindrus danicus），同时还提供了该藻株的基因组草图。在 Plagiostriata 基因组中发现270 个结构域家族数据库（19%）在其他硅藻基因组中是未知的。值得注意的是，Plagiostriata 的DNA 文库还包含一种-变形菌的基因组。该研究对已经发表的藻类基因组和转录组数据进
17、行分析发现了共生的-变形菌序列，这表明藻类及-变形菌可能存在广泛的共存关系。海洋生物膜形成硅藻 Seminavis robusta 基因组分析结果表明，基因家族扩展占该物种所有预测蛋白质编码基因（36254）的 1/4。串联重复事件在扩展特定基因功能（包括光和氧感应）方面发挥着关键作用，这可能是 S.robusta 适应底栖环境的关键原因之一。该物种与细菌相互作用差异表达的基因在其他底栖硅藻中高度保守，而许多物种特异性基因在有性生殖阶段显著上调。同时，来自 48 个株系的重新测序数据分析为底栖硅藻的遗传多样性和基因功能的提供了见解22。非光合硅藻 NitzschiaNitz4基因组测序分析了碳
18、代谢在异养型硅藻中营养方式的转变。分析结果显示，该硅藻整个细胞范围都进行了异养型转变。N.Nitz4细胞保留了质体及质体基因组，但是细胞核和质体基因组中光合作用相关基因的丢失。硅藻质体中不合成类异戊二烯，线粒体糖酵解发生重塑，以便于最大限度地提高ATP产量。N.Nitz4基因组包含一个-己二酸酮途径，该途径992023 年/第 10 期特种经济植物可能允许 N.Nitz4能够代谢木质素衍生化合物。该硅藻质体缺乏氧化磷酸戊糖途径，使得非光合质体中 NADPH 的来源受到限制。该基因组研究揭示了非光合硅藻和顶复门原虫之间在质体中提供NADPH 的相似性，并强调了质体氧化磷酸戊糖途的缺失是导致光合作
19、用丧失潜在的重要因素23。全基因组复制事件与物种形成、增加谱系多样化有关，并被确定为被子植物进化的主要驱动力。Parks 等首次使用基因计数、基因进化树和同义分歧分布对37种不同的硅藻物种进行全基因组复制的系统发育分析，并搜集了大量证据表明多倍体在硅藻中可能很常见。研究结果支持在 Thalassiosiroid 和羽纹纲硅藻进化分枝中存在古老的异源多倍体事件，并且异源多倍体作为多倍体形成的主要模式。该项研究证实了全基因组复制在硅藻基因组的进化中发挥了重要作用24。1.2质体基因组及线粒体基因组研究蓝藻是真核藻类及高等植物质体的祖先。通过内共生过程产生质体是真核生命史上最重要的事件之一。在此过程
20、中，蓝藻与宿主真核生物在遗传、生化和细胞等生物过程整合，为藻类在复杂水生环境中的适应及进化铺平了道路。部分真核藻类，包括硅藻，进化过程中质体也发生多次内共生事件3。Moustafa 等25早期研究发现硅藻核基因组中包含红藻和绿藻基因，大约70%来自绿藻，并提出硅藻中可能隐藏着绿藻次级质体的假设。对硅藻基因组进行重新分析，结合红藻基因组数据，发现其中约13%水平基因转移事件可以从蓝藻到绿藻再到硅藻进行追踪，约 66%ne 内共生基因转移事件可以追溯到红藻26。Morozov 等27研究发现，硅藻核基因组中红藻和绿藻水平基因转移事件发生相对次数大致相等，这导致他们质疑硅藻祖先中是否存在完全整合绿藻
21、的衍生质体。一些研究学者认为硅藻绿藻来源的基因更有可能是在固定红藻的衍生质体之前涉及至少两个不同的绿藻内共生体。菱形硅藻（Epithemia turgida）属于Rhopalodiaceae家族的硅藻，其内共生体为非光合蓝细菌（即“球体”，简称 EtSB）。完整基因组测序结果显示，与该共生体的近亲相比，EtSB 基因组大小和基因库有所减少。同时，研究还发现其基因组中存在大量的假基因，表明基因组仍在继续减少过程中。此外，测序数据显示 EtSB 已经失去了光合作用的能力，并在代谢上依赖于其宿主细胞。因此，EtSB 作为一个独特内共生体，可以用于研究蓝细菌内共生体整合到真核细胞中的过程28。Nitz
22、schia palea 是一种常见的淡水硅藻，因其对受污染水道的耐受性而被用作生物指示剂。有证据表明它可能是“dinotom”甲藻（Durinskia baltica）内的第三内共生体。来自 N.palea 基因组 DNA被深度测序，并组装了叶绿体和线粒体基因组。单基因系统发育将 N.palea-Wise 分组在一个明确定义的 N.palea 进化枝中，并显示它与株系“SpainA3”最密切相关。N.palea 的叶绿体基因组为 119447bp，具有 135 个蛋白质编码、28 个 tRNA 和 3 个 rRNA 基因。线粒体基因组为37754bp，具有 37 个蛋白质编码、23 个 tRN
23、A 和2 个 rRNA基因。N.palea 和 D.baltica 的叶绿体基因组具有相同的基因含量、同线性和 927%的成对序列相似性，并且大多数差异发生在基因间区域。N.palea 线粒体基因组和 D.baltica 的内共生线粒体基因组也具有相同的基因含量和顺序，序列相似性为907%。基于基因组的系统发育，表明 D.baltica 与 N.palea 比目前可用的任何其他硅藻序列更相似。这些数据表明它们与 D.baltica 的内共生体非常相似29。Grecka等30完成了Schizostauron trachyderma 完整质体和线粒体基因组的测序分析。该物种线粒体基因组大小为419
24、57bp，并在 cox1基因中显示两个 II 组内含子。质体基因组大小为187029bp，具有典型的硅藻质体基因组结构。它在 petB 基因中包含一个 II 类内含子，该内含子与大单拷贝和反向重复区域重叠。在 rnl 基因中还有一组 IB4内含子预测可以编码 LAGLIDADG 归巢核酸内切酶。多基因的系统发育提供了更多证据表明 S.trachyderma 接近 fistula-bearing 的双壳硅藻。2硅藻功能基因组学研究2.1多组学研究基因组注释结合转录本分析构建了三角褐指PECIAL ECONOMIC ANIMALS AND PLANTS特种经济动植物S1002023 年/第 10
25、期藻（PtDB）和伪矮海链藻（TpDB）的结构化 EST数据库。三角褐指藻中生成了超过 12000 个表达序列标签（EST），对该物种基因进行功能注释，并创建可通过Internet访问的可查询硅藻 EST 数据库31。早期报道涉及多种模式硅藻比如三角褐指藻和伪矮海链藻的转录组及蛋白组学等研究32。此外，研究人员还开展了包括代谢组学、脂质组学及糖组学等相关研究。Popko等33分析了氮限制条件下Phaeodactylum Pt4（UTEX646）藻株脂质组分的变化。数据显示在氮耗殆尽时，中性脂质增加，主要是 160 和16 1（n-7）在甘油三酯中积累。脂质分子种类组成表明甘油三酯主要来自 1，
26、2-二酰基甘油-O-4-（N，N，N-三甲基）高丝氨酸的重塑，但不排除来自质体单半乳糖基二酰基甘油的贡献。有趣的是，酰基辅酶 A 池富含的 205（n-3）和 226（n-3）脂肪酸几乎不在甘油三酯中。此外，在氮饥饿下，最明显消耗代谢物是氨基酸、溶血磷脂和三羧酸循环的中间体，而含硫代谢物以及肉碱增加。这些数据现在共同为改善三角褐指藻株Pt4中脂质的储存和生产提供了基础。通过整合基因组、转录组、蛋白组及蛋白修饰组等多组学数据，Yang 等34构建了三角褐指藻蛋白质基因组精细图谱。该研究校正了 506 个注释的编码基因和 73 个注释基因的可变剪切位点。此外，研究鉴定了 606 个新的蛋白质编码基
27、因，268 个小肽及 21 个新的可变剪切体。同时，研究人员还在三角褐指藻细胞中鉴定了 20 多种不同种类的蛋白质翻译后修饰，它们可能参与调控细胞逆境胁迫下的多种生物学过程。Feijo 等35研究调查了温度升高对三角褐指藻中脂质类别和编码与脂质代谢相关酶的基因表达的影响。海洋温度升高导致质体脂质相对量的增加，如糖脂单半乳糖基二酰基甘油、二半乳糖基二酰基甘油和硫代异鼠李糖基二酰基甘油，同时中性脂质减少，其中包括三酰基甘油。与脂质含量增加一致的是，编码单半乳糖基二酰基甘油合成酶基因的上调及甘油三酯合成中的关键酶二酰基甘油酰基转移酶的下调。研究还表明，海水温度升高会对不饱和脂肪酸的丰度产生负面影响，
28、例如二十碳五烯酸（205 n-3）和十六碳三烯酸（163 n-4），同时也诱导不同膜脂质的相对量以及膜/储存脂质的比例发生变化。脂质代谢关键基因的表达在转录或转录后水平受到调节。Jin 等36以三角褐指藻为材料，针对其在长期海洋酸化后进行了脂质组分析。该研究共鉴定长期高 CO2（即海洋酸化条件）和低 CO2（即环境条件）下 476 种脂质代谢物。进一步研究表明，细胞在长期高 CO2环境下通过下调 33 种和上调 42种脂质代谢物来适应环境。单半乳糖基二酰基甘油在长期高 CO2选择条件下显著下调，但大多数（80%）磷脂酰甘油（PG）上调。揭示了脂质重塑是海洋硅藻应对正在进行的海洋酸化适应策略。蛋
29、白质翻译后修饰在硅藻中已经开展相关研究32，34，包括磷酸化37、乙酰化38及 N-糖基化等。Xie 等39鉴定三角褐指藻中的 639 种 N-糖蛋白及 863 种不同的 N-糖肽。其中，参与 N-糖基化途径的 12 种蛋白质被鉴定为 N-糖蛋白。同时，该项研究分析了 N-聚糖结构，更新了微藻中的 N-聚糖数据库。Behnke 等40研究了 T.oceanica 中蛋白的N-连接糖基化途径，鉴定参与 N-连接糖基化途径必需的代谢酶。研究还鉴定了 118 个 N-连接糖基化肽段，81%肽段具有NXT 型基序（X 是除脯氨酸以外的任何氨基酸）。2.2基因编辑研究基因组测序完成后，通常借助缺失、过表
30、达及亚细胞定位等相关技术探究基因功能41。相比随机诱变方法，近年来，TALENs（Transcription activator-like（TAL）effector nucleases）和CRISPR/Cas9（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats）系统被广泛用于硅藻目的基因进行定点修饰和靶向敲除42-43。由于 TALEN技术的复杂性限制了其在硅藻分子遗传学中的应用，而 CRISPR/Cas9技术越来越多被研究人员选用。Cas9（D10A）核酸酶是 Cas9核酸酶的突变形式，可以用于引入目标DNA 并进行精确的双切
31、割，因而抑制了天然 Cas9核酸酶的脱靶效应。该项研究用于伪矮海链藻预测的 型碳酸酐酶基因，实现了在硅藻基因组引入精确且相对较短的双等位基因插入缺失，且脱靶效应最小44。目前，CRISPR/Cas9技术在硅藻细胞中精准编辑及优化1012023 年/第 10 期特种经济植物正在进行中。3总结与展望硅藻是食物链底层中最多样化和最成功的浮游植物之一，调节地球的生物地球化学循环。近年来，为了探索硅藻的进化过程，多种模式物种也在陆续开展功能基因组学的研究。针对已经完成的硅藻基因组进行了综合比较分析，概述了其次级内共生起源、基因水平转移、特殊代谢途径及环境适应机制等多个生物学现象的研究进展。此类研究极大扩
32、展人们对硅藻基因组复杂性的认识。同时展望了硅藻基因组学的发展方向，以及在全基因组水平上开展重要功能基因验证等科学问题。未来硅藻物种测序将借助多组学联合分析，采用更多新的技术手段，包括单细胞基因组、单细胞转录组、单细胞蛋白组及亚细胞定位组学等前沿技术，优化基因编辑技术，同时利用基因工程及合成生物学等技术手段来开发利用硅藻资源。基因组学的深入研究将有助于进一步揭示硅藻重要的生物学特性及环境适应性等。参考文献1Armbrust E V，Berges J A，Bowler C，et al.The genome of the diatom Thalassiosira pseudonana：ecology
33、，evolution，and metabolismJ.Science，2004，306（5693）：79-86.2Bowler C，Allen A E，Badger J H，et al.The Phaeodactylum genome reveals the evolutionary history of diatom genomes J.Nature，2008，456（7219）：239-244.3Sibbald S J，Archibald J M.Genomic insights into plastid evolutionJ.Genome Biol Evol，2020，12（7）：978
34、-990.4Tirichine L，Rastogi A，Bowler C.Recent progress in diatom genomics and epigenomicsJ.Curr Opin Plant Biol，2017（36）：46-55.5Falkowski P G，Barber R T，Smetacek V V.Biogeochemical controls and feedbacks on ocean primary productionJ.Science，1998，281（5374）：200-207.6Field C B，Behrenfeld M J，Randerson J
35、T，et al.Primary production of the biosphere：integrating terrestrial and oceanic componentsJ.Science，1998，281（5374）：237-240.7Allen A E，Vardi A，Bowler C.An ecological and evolutionary context for integrated nitrogen metabolism and related signaling pathways in marine diatomsJ.Curr Opin Plant Biol，2006
36、，9（3）：264-273.8Raposo M F，de Morais R M，Bernardo de Morais AM.Bioactivity and applications of sulphated polysaccharides from marine microalgaeJ.Mar Drugs，2013，11（1）：233-252.9Specht E A，Mayfield S P.Algae-based oral recombinant vaccinesJ.Front Microbiol，2014（5）：60.10Hu Q，Sommerfeld M，Jarvis E，et al.M
37、icroalgal triacylglycerols as feedstocks for biofuel production：perspectives and advancesJ.Plant J，2008，54（4）：621-639.11Tanaka T，Maeda Y，Veluchamy A，et al.Oil accumulation by the oleaginous diatom Fistulifera solaris as revealed by the genome and transcriptomeJ.Plant Cell，2015，27（1）：162-176.12Mock T
38、，Otillar R P，Strauss J，et al.Evolutionary genomics of the cold-adapted diatom Fragilariopsis cylindrusJ.Nature，2017，541（7638）：536-540.13Lommer M，Specht M，Roy A S，et al.Genome and low-iron response of an oceanic diatom adapted to chronic iron limitationJ.Genome Biol，2012，13（7）：R66.14Galachyants Y P，Z
39、akharova Y R，Petrova D P，et al.Sequencing of the complete genome of an araphid pennate diatom Synedra acus subsp.radians from Lake BaikalJ.Dokl Biochem Biophys，2015（461）：84-88.15Rastogi A，Vieira F R J，Deton-Cabanillas A F，et al.A genomics approach reveals the genetic polymorphism，structure and funct
40、ional diversity of ten accessions of the diatom Phaeodactylum tricornutumJ.The ISME Journal，2020（14）：347-363.16Filloramo G V，Curtis B A，Blanche E，et al.Re-examination of two diatom reference genomes using long-read sequencingJ.BMC Genomics，2021，22（1）：379.17Galachyants Y P，Zakharova Y R，Volokitina N
41、A，et al.De novo transcriptome assembly and analysis of the freshwater araphid diatom Fragilaria radiansJ.Lake Baikal.Sci.Data，2019，6（1）：183.PECIAL ECONOMIC ANIMALS AND PLANTS特种经济动植物S1022023 年/第 10 期18Traller J C，Cokus S J，Lopez D A，et al.Genome and methylome of the oleaginous diatom Cyclotella crypt
42、ica reveal genetic flexibility toward a high lipid phenotype J.Biotechnol Biofuels，2016（9）：258.19Basu S，Patil S，Mapleson D，et al.Finding a partner in the ocean：molecular and evolutionary bases of the response to sexual cues in a planktonic diatomJ.New Phytol，2017，215（1）：140-156.20Ogura A，Akizuki Y，I
43、moda，H.，et al.Comparative genome and transcriptome analysis of diatom，Skeletonema costatum，reveals evolution of genes for harmful algal bloomJ.BMC Genomics，2018，19（1）：765.21Sato S，Nanjappa D，Dorrell R G，et al.Genome-enabled phylogenetic and functional reconstruction of an araphid pennate diatom Plag
44、iostriata sp.CCMP470，previously assigned as a radial centric diatom，and its bacterial commensalJ.Sci Rep，2020，10（1）：9449.22Verhelst B，Audoor S，Belisova D，et al.The Seminavis robusta genome provides insights into the evolutionary adaptations of benthic diatomsJ.Nat Commun，2020，11（1）：3320.23Onyshchenk
45、o A，Roberts W R，Ruck E C，et al.The genome of a nonphotosynthetic diatom provides insights into the metabolic shift to heterotrophy and constraints on the loss of photosynthesisJ.New Phytol，2021，232（4）：1750-1764.24Parks M B，Nakov T，Ruck E C，et al.Phylogenomics reveals an extensive history of genome d
46、uplication in diatoms（Bacillariophyta）J.Am J Bot，2018，105（3）：330-347.25Moustafa A，Beszteri B，Maier U G，et al.Genomic footprints of a cryptic plastid endosymbiosis in diatoms J.Science，2009，324（5935）：1724-1726.26Deschamps P，Moreira D.Reevaluating the green contribution to diatom genomesJ.Genome Biol
47、Evol，2012，4（7）：683-688.27Morozov A A，Galachyants Y P.Diatom genes originating from red and green algae：Implications for the secondary endosymbiosis modelsJ.Mar Genomics，2019（45）：72-78.28Nakayama T，Kamikawa R，Tanifuji G，et al.Complete genome of a nonphotosynthetic cyanobacterium in a diatom reveals r
48、ecent adaptations to an intracellular lifestyleJ.Proc Natl Acad Sci USA，2014，111（31）：11 407-11 412.29Crowell R M，Nienow J A，Cahoon A B.The complete chloroplast and mitochondrial genomes of the diatom Nitzschia palea（Bacillariophyceae）demonstrate high sequence similarity to the endosymbiont organelle
49、s of the dinotom Durinskia balticaJ.J Phycol，2019，5（2）：352-364.30Grecka E，Gastineau R，Davidovich N A，et al.Mitochondrial and plastid genomes of the monoraphid diatom Schizostauron trachydermaJ.Int J Mol Sci，2021，22（20）：11 139.31Montsant A，Jabbari K，Maheswari U，et al.Comparative genomics of the penna
50、te diatom Phaeodactylum tricornutumJ.Plant Physiol，2005，137（2）：500-513.32Muhseen Z T，Xiong Q，Chen Z，et al.Proteomics studies on stress responses in diatomsJ.Proteomics，2015，15（23-24）：3943-3953.33Popko J，Herrfurth C，Feussner K，et al.Metabolome analysis reveals betaine lipids as major source for trigl
